- Марки і основні властивості дизельного палива. Дизельне паливо має забезпечувати легкий пуск двигуна,...
- Система харчування паливом двигуна ЯМЗ-236.
- Очищення палива.
- Топливоподкачивающий насос.
- Паливний насос високого тиску.
- Форсунка.
Марки і основні властивості дизельного палива.
Дизельне паливо має забезпечувати легкий пуск двигуна, для чого в ньому має бути достатня кількість легких фракцій; 50% палива має википати при температурі 225-290 ° С. Паливо повинно мати гарну воспламеняемостью і великим цетановим числом.
Цетанове число дизельного палива визначається процентним вмістом (за обсягом) цетана в такій суміші його з альфаметилнафталином, яка по займистості рівноцінна випробують паливу. Цетан і альфаметилнафталина - це хімічно чисті вуглеводні, що володіють різними періодами запізнювання запалення. Періодом запізнювання запалення називається проміжок часу від початку вприскування до моменту займання палива. Протягом цього часу паливо випаровується, перемішується з повітрям і підігрівається до температури самозаймання. Цетанове число цетана, що володіє мінімальним запізненням займання, прийнято за 100, а цетанове число альфаметилнафталина, що володіє найбільшим запізненням займання, прийнято за 0.
При малому цетанове число паливо має великий період запізнювання запалення, і тому до моменту займання його буде більше подано в циліндр двигуна. В результаті в циліндрі буде одночасно згоряти велика кількість палива, що викличе різке зростання тиску газів, а отже, і більш жорстку роботу двигуна. При застосуванні палива з великим цетановим числом, що має менший період запізнювання запалення, двигун буде працювати м'якше.
Таблиця 5
показники
Марки дизельного палива (ГОСТ 4749-49)
ТАК
ДЗ
ДЛ
Цетанове число, не менше
40
40
45
50% переганяється при температурі, ° С, не вище
225
275
290
90% переганяється при температурі, ° С, не вище
300
335
350
Кінематична в'язкість при температурі 20 ° С, сст
2,5-4,0
3,5-6,0
3,5-8,0
Температура застигання, ° С, не вище
-60
-45
-10
Вміст сірки,%, не більше
0,2
0,2
0,2
Дизельне паливо має володіти низькою температурою застигання. Чим нижче температура застигання, тим краще прокачиваемость і фільтрація палива в холодну пору.
Дизельне паливо повинно мати також необхідної в'язкістю. При більшої в'язкості ускладнюється фільтрація і прокачиваемость палива, а також його розпорошення в циліндрі. При меншій в'язкості погіршується мастило деталей паливних приладів і збільшується їх знос, а також збільшується витік палива в зазорах сполучених деталей приладів.
У табл. 5 наведені основні показники малосернистого дизельного палива (ГОСТ 4749-49). При зовнішній температурі вище 0 ° С слід застосовувати літнє дизельне паливо (марки ДЛ), при температурі від 0 до -30 ° С - зимовий (марки ДЗ), при температурі нижче -30 ° С - арктичне (марки ДА).
Дизельне паливо не повинно містити механічних домішок, водорозчинних кислот і лугів; обмежується вміст сірки. Наявність цих домішок прискорює корозію і знос приладів системи харчування і двигуна.
Сумішоутворення в двигунах ЯМЗ-236 і ЯМЗ-238.
У цих двигунах застосовуються нерозділені камери згоряння з поглибленням в поршні, що забезпечує легкий пуск і високу паливну економічність двигуна. Для того щоб впорскується в циліндри паливо могло за дуже малий відрізок часу повністю випаруватися, добре перемішатися з повітрям, повністю і вчасно згоріти, його впорскують в камеру згоряння за допомогою форсунки під тиском 150 кг / см2 через чотири отвори діаметром 0,32 мм кожне під великим кутом розпилювання.
Паливо в камеру згоряння впорскується з невеликим випередженням наприкінці такту стиснення. При цьому умови основна частина палива буде згоряти повністю при відході поршня від в. м. т. на 8-12 °, що забезпечує м'яку і економічну роботу двигуна.
Для поліпшення випаровування і перемішування з повітрям і подальшого згоряння палива створюють умови інтенсивного завіхріванія повітря в циліндрі двигуна. З цією метою впускний канал в головці циліндра виконаний під кутом, і в момент відкриття клапана повітря, що входить в циліндр, ударяється об стінку циліндра і завіхрівается. Обертальний рух повітря зберігається і при такті стиснення.
Поглиблення в дні поршня забезпечує інтенсивне завіхріваніе повітря в період уприскування палива. Паливо, впорскується в циліндр, завдяки вихревому руху сильно нагрітого повітря майже повністю випаровується, не досягаючи днища поршня. Пари палива інтенсивно перемішуються з повітрям, самовоспламеняются і згоряють.
Система харчування паливом двигуна ЯМЗ-236.
Паливо з бака 1 (рис. 28) під розрідженням, створюваним топливоподкачивающим насосом 9, подається до фільтру 10 грубої очистки, потім проходить топливоподкачивающий насос 9, фільтр 2 тонкого очищення і надходить в насос 7 високого тиску.
Паливо, що нагнітається в фільтр тонкого очищення, частково проходить через фільтруючий елемент і очищене надходить в насос високого тиску. Інша ж частина палива без фільтрації проходить через жиклер 3 в паливний бак.
Від насоса високого тиску паливо під тиском близько 150 кг / см2 подається до форсунок 5. Надмірне паливо з насоса 7 при тиску 1,3-1,5 кг / см2, відкриваючи перепускний клапан 6, стікає по паливопроводу в бак. Клапан 6 підтримує в паливних каналах насоса надлишковий тиск, що необхідно для повного наповнення гільз паливом при швидкому опусканні плунжеров. У разі просочування палива між голкою і розпилювачем форсунки воно відводиться від кожної форсунки по зливний трубці 4 в бак.
Мал. 28. Схема системи живлення паливом двигуна ЯМЗ-236
1 - паливний бак; 2 - фільтр тонкого очищення; 3 - жиклер; 4 - зливна трубка; 5 - форсунка; 6 - перепускний клапан; 7 - паливний насос високого тиску; 8 - ручний насос; 9 - топливоподкачивающий насос; 10 - фільтр грубого очищення; I, II, III, IV, V, VI - номера циліндрів двигуна
Порядок приєднання паливопроводів високого тиску до форсунок циліндрів I, II, III, IV, V і VI двигуна показаний на рис. 28. Порядок роботи секцій насоса відповідає порядку роботи циліндрів двигуна.
Очищення палива.
У корпусі 4 фільтра грубої очистки палива (рис. 29, а) встановлений фільтруючий елемент 3, нанизані на перфорований сталевий каркас 5 з навитих на нього бавовняним шнуром. Правильність установки фільтруючого елемента забезпечується розеткою 7.
Фільтруючий елемент 3 фільтра тонкого очищення (рис. 29, б) з торців має гумові прокладки ущільнювачів. Елемент складається з сталевого з дрібними отворами каркаса, обмотаного бавовняної стрічкою, на нього встановлений змінний фільтруючий елемент з деревної муки, просоченої для зв'язку особливої смолою. Елемент має великий пористість. Поверхня елемента обгорнута марлевою стрічкою.
Мал. 29. Паливні фільтри: а - грубої очистки; б - тонкого очищення
1 - кришка; 2 і 5 - прокладки; 3 - фільтруючий елемент; 4 - корпус; 5-каркас фільтруючого елемента; 7 - розетка; 8 - зливна пробка; 9 - трубка; 10 - пробка для випуску повітря; 11 - жиклер; 12 - пробка для заливання палива
Пробка 12 в кришці фільтра грубої очистки служить для заправки палива в корпус, а пробка 10 в кришці фільтра тонкого очищення - для випуску повітря при прокачуванні системи. Через жиклер 11 частина палива перетікає в бак, минаючи фільтруючий елемент, що запобігає швидке його забруднення. Пробка 8 служить для зливу відстою.
Топливоподкачивающий насос.
Топливоподкачивающий насос служить для подачі під тиском до 6 кг / см2 палива до насоса високого тиску. Топливоподкачивающий насос поршневого типу (рис. 30) двигунів ЯМЗ-236 і ЯМЗ-238 кріпиться до корпусу паливного насоса високого тиску.
Мал. 30. Топливоподкачивающий насос: 1 - ексцентрик кулачкового вала; 2 - роликовий штовхач; 3 - корпус; 4 - шток; 5 і 10 - поршні; 6 - нагнітальний клапан; 7 - пробки; 8 - рукоятка; 9 - корпус ручного насоса; 11 - прокладка ущільнювача; 12 - впускний клапан; 13 - дренажний канал
Під час роботи поршень 5 насоса рухається вгору під дією роликового штовхача 2, що приводиться від ексцентрика 1 кулачкового вала паливного насоса високого тиску, і вниз під дією пружини. При русі поршня вниз над ним створюється розрідження, і паливо через впускний клапан 12 надходить в порожнину над поршнем. У цей момент нагнітальний клапан 6 закритий. Під час підйому поршня вгору тиском палива відкривається нагнітальний клапан, і паливо витісняється в порожнину під поршнем, а більша частина його через фільтр тонкого очищення надходить до насоса високого тиску. Закриття під час руху поршня вниз паливо з-під поршня витісняється в фільтр тонкого очищення.
При малій витраті палива в порожнині під поршнем є надлишковий тиск, тому поршень не доходить до крайнього нижнього положення; в результаті хід поршня і подача палива автоматично зменшуються.
Дренажний канал 13 забезпечує відведення палива, що стікає по штоку у всмоктувальну порожнину насоса, що запобігає розрідження мастила в картері насоса високого тиску.
Ручний насос служить для заповнення паливом системи харчування при непрацюючому двигуні і видалення повітря з системи. Для прокачування паливної системи слід відвернути рукоятку 8 з корпусу насоса і зробити нею кілька качків, після чого опустити поршень 10 униз і навернути рукоятку на корпус 9 насоса; при цьому поршень притулиться до ущільнювальної прокладки 11 і тим самим запобігти пропуск палива в порожнину корпусу вище поршня 10.
Паливний насос високого тиску.
Паливний насос високого тиску служить для подачі під великим тиском однакових порцій палива в циліндри двигуна відповідно до порядку їх роботи.
Паливний насос двигуна ЯМЗ-236 встановлюється між рядами циліндрів і приводиться в дію від шестерні розподільного вала двигуна. Кулачковий вал насоса приводиться в дію через автоматичну муфту випередження впорскування. З іншого боку насоса прикріплений всережімний регулятор числа обертів колінчастого вала двигуна.
Основними деталями кожної секції насоса є плунжер 15 (рис. 31) і гільза 16. Обидві деталі підбираються парно з зазором в сполученні 0,001-0,002 мм і розукомплектування не підлягають.
Мал. 31. Паливний насос високого тиску двигуна ЯМЗ-236
1 - кулачковий вал; 2 - кулачок; 3 - роликовий штовхач; 4 - кульковий підшипник; 5 - ведений фланець автоматичної муфти випередження впорскування палива; 6 - палець веденого фланця; 7 - поворотна пружина; 8 - провідний фланець; 9 - вантаж; 10 - пружина плунжера; 11 - зубчастий сектор; 12 - зубчаста рейка; 13 - обмежувач ходу рейки; 14 - корпус насоса; 15 - плунжер; 16 - гільза; 17 - нагнітальний клапан; 18 - корпус клапана; 19 - штуцер; 20 - пробка для випуску повітря; 21 - ручний насос; 22 - регулятор числа обертів колінчастого вала двигуна; 23 - топливоподкачивающий насос
У верхній частині кожної гільзи є два отвори. До отворів гільз паливо подається топливоподкачивающим насосом 23 під тиском до 6 кг / см2. Плунжер рухається вгору від кулачка 2 за допомогою штовхача 3, а вниз - під дією пружини 10. При нижньому положенні плунжера бічний отвір 9 гільзи (рис. 32) відкрито, і паливо, що нагнітається топливоподкачивающим насосом; надходить всередину гільзи. При підйомі плунжера в момент перекриття плунжером отвори 9 гільзи різко зростає тиск, під дією якого відкривається нагнітальний клапан 7, і паливо надходить у форсунку.
Подача палива триває до моменту підходу отсечной кромки 3 плунжера до отвору 5 гільзи. При подальшому русі плунжер витісняє паливо з робочої порожнини гільзи через перепускний канавку 4 і виточку 10 плунжера в отвір 5, а з нього по каналу корпусу насоса через перепускний клапан 6 (див. Рис. 28) в паливний бак. Тиск палива в гільзі різко зменшується, і нагнітальний клапан 7 (див. Рис. 32) під дією пружини і тиску палива швидко закривається.
Мал. 32. Схеми роботи плунжера (а) і нагнітального клапана (б)
1 - гільза; 2 - плунжер; 3 - відсічна кромка плунжера; 4 - перепускна канавка плунжера; 5 - перепускний отвір; 6 - корпус нагнітального клапана; 7 - нагнітальний клапан; 8 - розвантажувальний поясок клапана; 9 - отвір входу палива в гільзу; 10 - виточення; I - заповнення гільзи паливом; II і III - положення плунжера при повній подачі палива (II - початок і III - кінець подачі); IV - при малій подачі; V - при нульовій подачі; VI - початок занурення паска нагнітального клапана; VII - кінець занурення
При опусканні нагнітального клапана 7 в отвір корпусу 6 входить розвантажувальний поясок 8. З цього моменту клапан працює як поршенек, забезпечуючи збільшення обсягу палива в трубопроводі високого тиску, і, отже, різке зниження тиску в ньому. Завдяки цьому голка форсунки швидко закриває отвори розпилювача. Відбувається чітка відсічення подачі і усувається підтікання палива з форсунки. Коли плунжер опускається вниз, торець плунжера відкриває отвір 9, і порожнину гільзи знову наповнюється паливом.
Кількість палива, що подається в циліндри двигуна змінюється поворотом плунжеров в гільзах на однаковий кут за допомогою зубчастої рейки 12 і зубчастих секторів 11 (див. Рис. 31). Сектори гвинтами закріплені на поворотних втулках 34 (див. Рис. 33). У нижній частині кожної втулки є два прорізи, в які входять шипи плунжера 33. На плунжер є по дві симетрично розташовані перепускні канавки 4 (див. Рис. 32, а), що закінчуються в нижній частині відсічними дозуючими крайками 3. При такій конструкції плунжера полегшується збірка паливного елемента насоса, і при установці плунжера гільзу можна довільно вводити шипи плунжера в прорізи поворотною втулки 34 (див. рис. 33), при цьому не буде порушено правильне положення перепускний канавки плунжера щодо перепускного отверст ія гільзи.
Рейка 17 переміщається уздовж корпусу насоса від впливу регулятора числа обертів і важеля 11 управління. Рейка при русі обертає зубчасті сектори, які через поворотні втулки повертають плунжери.
Залежно від кута повороту плунжера змінюється відстань, яку проходить їм від моменту перекриття отвору 9 гільзи (див. Рис. 32) до моменту відкриття отсечной кромкою 3 отвори 5 гільзи; в результаті змінюється тривалість впорскування і, отже, кількість палива, що подається. Максимальна подача палива обмежується болтом 12 (див. Рис. 33).
Щоб зупинити двигун, припиняють подачу палива. Для цього за допомогою рейки встановлюють плунжери в гільзах в положення, коли перепускна канавка 4 кожного плунжера буде звернена до отвору 5 (див. Рис. 32). В цьому випадку при рух плунжера вгору все паливо перетікає з робочої порожнини кожної гільзи по перепускний канавці 4 плунжера до отвору 5, а потім в паливний бак.
Автоматична муфта випередження змінює кут моменту уприскування палива в циліндри в залежності від числа обертів колінчастого вала двигуна.
При збільшенні числа обертів вантажі 9 (див. Рис. 31) під дією відцентрової сили долають опір пружин 7 і розходяться. Через пальці 6 вантажі повертають ведений фланець 5, а разом з ним і кулачковий вал насоса на певний кут у напрямку обертання, що і забезпечує більш ранній впорскування палива в циліндри двигуна. Муфта починає працювати з 1000 об / хв колінчатого вала двигуна і при 2100 об / хв збільшує кут випередження впорскування палива на 10-14 ° (5-7 ° по кулачковому валу насоса).
Мастило підшипників, кулачків і штовхачів насоса високого тиску і деталей всережимного регулятора числа обертів забезпечується маслом, заливається в картер насоса і корпус регулятора. Кількість масла в картері насоса і корпусі регулятора контролюють за допомогою стрижневих покажчиків рівня.
Всережімний відцентровий регулятор числа обертів колінчастого вала двигуна ЯМЗ-236. Регулятор служить для автоматичної зміни подачі палива в циліндри при зміні навантаження двигуна, що забезпечує підтримку будь-якого встановленого швидкісного режиму від 500 до 2275 об / хв колінчатого вала.
При зростанні навантаження необхідно збільшити подачу палива, інакше двигун може затихнути. У разі зниження навантаження слід зменшити подачу палива, оскільки це може призвести швидкість обертання колінчастого вала і двигун може працювати в рознос.
Водій педаллю управління подачею палива встановлює необхідну швидкість обертання колінчастого вала двигуна. Під час роботи двигуна задана швидкість обертання підтримується регулятором, який змінює кількість палива, що подається насосом при зміні навантаження.
Регулятор (рис. 33) приводиться в дію від кулачкового вала насоса через циліндричні шестерні 8 і 14.
Важелем 11 керування змінюють положення рейки 17, яка через зубчастий сектор 35 і втулку 34 повертає плунжер 33 кожної секції на певний кут, що і змінює подачу палива. Важіль 11 з'єднаний з педаллю, розташованої в кабіні водія.
Мал. 33. всережимним регулятор числа обертів колінчастого вала двигуна ЯМЗ-236
1 - регулювальний гвинт подачі палива і потужності двигуна в період експлуатації; 2 - куліса; 3 - палець важеля рейки; 4 - сережка; 5 - муфта; 6 і 16 - вантажі; 7 - корпус; 8 - шестерня кулачкового вала насоса; 9 - скоба лаштунки; 10 - вал важеля пружини регулятора; 11 - важіль керування; 12 - болт обмеження максимальних обертів; 13 - болт обмеження малих оборотів холостого ходу; 14 - шестерня валика регулятора; 15 - валик регулятора; 17 - зубчаста рейка; 18 - тяга зубчастої рейки; 19 - пружина важеля рейки; 20 - важіль пружини; 21 - пружина регулятора; 22 - розпірна пружина; 23 - двуплечий важіль; 24 - важіль приводу рейки; 25 - регулювальний гвинт; 26 - важіль регулятора; 27 - буферна пружина; 28 - контргайка; 29 - корпус буферної пружини; 30 - запобіжний ковпачок; 31 - гвинт регулювання всуваючи рейки; 32 - гаситель вібрацій регулятора; 33 - плунжер; 34 - втулка; 35 - зубчастий сектор; 36 - гільза; 37 - корпус нагнітального клапана; 38 - нагнітальний клапан; 39 - пружина; 40-штуцер
Для збільшення подачі палива важіль 11 управління переміщують в сторону болта 12. При цьому зусилля від важеля 11 на рейку 17 передається через вал 10 на важіль 20, потім пружину 21 регулятора, двуплечий важіль 23, регулювальний гвинт 25, важіль 26 регулятора, сережку 4, а потім на шарнірно пов'язаний з нею важіль 24 приводу рейки і тягу 18.
Рейка 17 вдвигается в корпус насоса, і подача палива секціями збільшується.
Для зменшення подачі палива необхідно висунути рейку з корпусу насоса, що досягається переміщенням важеля 11 управління в сторону болта 13.
Під час роботи насоса переміщення рейки забезпечується всережимним регулятором автоматично. Слід пам'ятати, що пружини 19 і 21 регулятора, впливаючи на важіль 24 приводу рейки, прагнуть встановити зубчасту рейку 17 в положення більшої подачі.
Зниження навантаження супроводжується збільшенням швидкості обертання колінчастого вала. Одночасно збільшується швидкість обертання вантажів 6 і, 16 регулятора, відцентрова сила вантажів зростає, і вони, повертаючи на своїх осях, через ролики переміщають муфту 5 по валику 15 регулятора. Разом з муфтою буде переміщатися шарнірно пов'язаний з нею важіль 24 приводу рейки. Рейка злегка вийде з корпусу насоса і через зубчасті сектори поверне плунжери секцій насоса в бік зменшення подачі палива. Швидкість обертання валу двигуна, а отже, і вантажів 6 до 16 регулятора знизиться, і вантажі слабкіше будуть тиснути на муфту 5.
В результаті зусиллям пружин 19 і 21 рейка насоса встановиться в положення більшої подачі палива, і двигун буде працювати на заданому швидкісному режимі.
Коли важіль 11 управління встановлюють в положення більшої подачі палива, разом з ним повертається важіль 20, і натяг пружини 21 регулятора збільшується.
При установці важеля 11 управління до упору в болт 12 подача палива, а отже, і потужність двигуна будуть найбільшими. Якщо при цьому положенні важеля зменшиться навантаження двигуна, то зростає швидкість обертання колінчастого вала двигуна і вантажів 6 і 16 регулятора. Вантажі, впливаючи через муфту 5 і систему важелів на зубчасту рейку 17 насоса, висунутий її в сторону регулятора. Подача палива зменшиться, що обмежить максимальні оберти колінчастого вала і охоронить двигун від розносу при зменшенні навантаження.
Мал. 34. Форсунка двигуна ЯМЗ-236: 1 - розпилювач; 2 - голка; 3 - кільцева камера; 4 - гайка розпилювача; 5 -корпус; 6 - паливний канал; 7 - шток; 8 - опорна шайба; 9 - пружина; 10 - гайка; 11 - ущільнювальна шайба; 12 - регулювальний гвинт; 13 - контргайка; 14 - ковпачок; 15 - гніздо фільтра; 16 - сітчастий фільтр; 17 - штуцер; 18 - гумовий ущільнювач
Для зупинки двигуна вимикають подачу палива за допомогою скоби 9 лаштунки. При переміщенні скоби вниз зусилля від неї передасться на кулісу 2, а через палець 3 на важіль 24 приводу рейки. Рейка висунеться з корпусу насоса і встановить плунжери всіх секцій насоса в положення нульової подачі. Регулювальний гвинт 1 обмежує хід куліси. Цим гвинтом обмежують подачу палива, а отже, потужність двигуна при його експлуатації.
Гаситель вібрацій 32 і буферна пружина 27 запобігають різка зміна подачі палива при роботі регулятора. Гвинтом 31 регулюють максимальний всуваючи рейки, а гвинтом 25 - натяг пружини 21 регулятора.
Форсунка.
На двигунах ЯМЗ-236 і ЯМЗ-238 встановлюють форсунки закритого типу. Форсунка (рис. 34) служить для тонкого розпилювання і рівномірного розподілу палива, що впорскується насосом в камеру згоряння.
Від насоса високого тиску паливо подається через сітчастий фільтр 16 форсунки в паливний канал 6. Паливо, що підводиться в кільцеву камеру 3, тисне на конічну поверхню голки 2, трохи піднімає голку при тиску близько 150 кг / см2 і через чотири отвори розпилювача впорскується в камеру згоряння двигуна. Після закінчення нагнітання палива пружина 9 через шток 7 швидко опускає голку, і вона закриває отвори розпилювача.
В.М. Кленніках, Н.М. Ільїн
Стаття з книги «Пристрій вантажного автомобіля» . Читайте також інші статті з